【安防知识网】2008年8月1日，我国第一条具有世界一流水平的高速铁路——京津城际正式投入运营，预示着我国高速铁路时代正式开启。随着京沪高速铁路等城际铁路和客运专线的修建贯通，我国将真正进入高速铁路时代。作为高铁安全运行的重要保障，安防系统已经成为高铁本身必不可少的配套系统。本文将具体介绍助力高铁正常运行的视频监控系统、报警系统、门禁系统、特色技术等高铁安防系统应用，以及高铁安防应用的施工难点等内容，让读者充分了解蓬勃发展的高铁安防应用。

    关于“高铁”，国际上通常将时速在200公里以上，采用动车组及专用列车运行控制系统的铁路定义为“高速铁路”。中国高铁，即CRH（China Railway High-speed）的时速也定义在200公里以上。在国内，城际铁路和客运专线都属于广义的“高速铁路”范畴。客运专线是以客运为主的快速铁路，时速200至350km/h的铁路统称为客运专线。

    高速铁路的优势在于跑得快，停站少，又连接着中国的中心城市，并且只为客运服务，不走货车。这样能够改变现有的客货捆绑模式，腾出线路能力，既提高了客运能力，又支持了货运的发展，加上国内长期存在的铁路运营压力，中国正掀起一股高铁建设的热潮。

    从2007年起，中国高速铁路项目进入实质性实施阶段。2008年，石太、合武客运专线正式投入运营；京津城际高铁和合宁沪城际高铁、沪杭线正式开通；京沪高速铁路全线开工；2009年，武汉—广州、郑州—西安、宁波—台州—温州、温州—福州、福州—厦门等五条客运专线将陆续建成投产，另一条设计时速350公里的客运专线沪昆高铁（上海—昆明）也将在今年动工。

    2008年10月31日，鉴于国内经济形势发展的变化以及铁路长期存在的“运力不足”瓶颈，《中长期铁路网规划》做出了调整。调整方案将2020年全国铁路营业里程规划目标由10万公里调整为12万公里以上，电化率（指整个铁路自动化领域的电气控制）由50%调整为60%以上；将客运专线建设目标由1.2万公里调整为1.6万公里以上，具体可参见表格1。这些调整意味着一个高速铁路的建设高潮将密集而至。

    蓬勃发展的高铁市场势必对安防产业产生积极影响。作为高铁安全运行的重要保障，安防系统尤其是视频监控系统已经成为高铁本身必不可少的配套系统。此外，频频发生的高铁安全事故也提醒相关部门将更加重视高铁安防系统应用的实际作用。

多种安防系统助力高铁正常运行
    关于高铁安防系统的具体应用，北京世纪瑞尔技术股份有限公司相关负责人强调：“首先需要说明一点，高铁安防应用范围比较广。因为高铁涉及的部门很多，如通信信号、机车车辆、车务、供电、环境等，每个部门都需要安装安防设备。”

    北京冠林神州科技有限公司技术部经理李浩指出：“当前在高铁中使用的安防系统主要包括视频监控系统、防盗报警系统、门禁系统、智能视频分析（人脸识别、行为识别等）系统、对讲系统等。”此外如车载DVR监控系统、无线网络监控系统、车辆各种设备的仪器仪表状态检测系统、生物识别系统、危险品自动检测系统、紧急广播联动系统、逃生联动系统也比较常见。北京冠林神州李浩还认为：“高速铁路安防系统的整体建设和传统的铁路安防系统没多大区别，所不同的是，高速铁路安防系统监控点分散、监控线长，并且在整个线路上也不像传统铁路那样是开放的，而是全程封闭的。这也让高速铁路安防系统具有其一定的特色。” [nextpage]

视频监控系统重点护航
    高速铁路监控系统的运用和管理分为客运专线公司、综合调度中心、基层站段和前端采集设备四级，均配备相应的安防显示设备、工作站和网络传输设备等。系统可与沿线的其他信息系统共享基础信息资源，并与其它信息系统进行数据交换，整个系统是一个分布式结构。在此方面，北京国铁华晨通信信息技术公司有先进的解决方案及成功案例。业内人士西刹子认为：“高铁建设的安防系统主要是视频监控系统，采用先进的视频监控技术，基于IP网络，构建数字化、智能化的网络视频监控系统，满足公安、安监、客运、货运、调度、车务、机务、工务、电务、车辆、供电等业务部门及防灾监控、救援抢险和应急管理等多种需求，实现视频网络资源和信息资源共享。”

    天津天地伟业数码科技有限公司交通部黄承韬则介绍，高速铁路安全监控的主要监测内容按对象不同可大致分为5大类：自然灾害监测（如地震、雨量及洪水、风速和风向等）；线路监测（如轴温、路基灾害等）；大型结构物监测（如车站站房、隧道、牵引变电所及通信信号机械室内及周围自然状况监测等）；物体侵入监测；列车运行状况与车厢监测等。

    高速铁路同普速铁路一样，针对不同地理环境条件、不同的运营机制，设置相应的防火灾、防雷击、防冰雪等设施，对出现的紧急状况如暴风雪、泥石流、洪水、交通意外等远程了解及时做出反应；线路监测主要用于路基、路口、桥梁、隧道、公跨铁、咽喉区的视频监视，对铁路周边生态环境、动物活动及迁徙通道进行监视，防止人为破坏，同时，实现铁路线路的日常巡查，减少巡查人员野外暴露频度，降低工作强度和难度，保证人员安全；大型结构物监测包括对车站广场、站台、候车大厅、旅客通道等人流密集区域视频监视，了解旅客情况，对无人值守变电站和照明等重要配电设备集中监控，及时了解设备运行情况；对于一些易发生土、石崩溃和塌方，落物难以预测及整治投资大、施工困难的地段，根据预测的塌方范围及落物轨迹，设置崩塌、落物防护监测网是必要的。按照要求高速铁路为全封闭线路，但是如果防护网被破坏以后有物体进入也会造成事故，因此同样需要进行监测。此外，还用于应急指挥监控，对突发紧急事件进行无线视频传输到控制中心。至于高铁车厢视频监控系统，目前虽有国内已有应用，但尚处于摸索阶段。

    高铁视频监控应用的具体设备包括摄像机（多数是室外PTZ云台摄像机及室内快球一体摄像机）、编码器、硬盘录像机（DVR）、网络录像机（NVR）、中央管理平台（CMS）、视频分析设备（IVS）及存储设备。对高铁视频监控系统的总体要求是：安全、可靠、开放、可扩充等特点，做到技术先进、经济合理、实用可靠。

    关于高铁监控特色，北京冠林神州李浩认为：“高铁安防系统摄像机一般要求高清，彩色线数达到500线以上，照度达到星光级，云台耐用度及电机性能要好等。”业内人士西刹子则指出，由于铁路沿线监控距离远，通常选择大变焦、变倍的摄像机，其长焦距摄像机由于焦距拉到一定长度时，手动键盘的操作难以定位一个较远的目标物，因而摄像机需要具备微步功能及坐标指示功能。至于摄像机的安装距离并无确定要求，因为高铁轨道沿线的摄像机安装必须借助支架，而这些支架并非因为安装摄像机而设立，通常是因为通电通信等需求架起支架，摄像机也就安装在合适的支架位置上。实际中，在高铁重点交叉口或桥梁、隧道等重点区域可能会集中多安装一些摄像机，确保监控无盲区。另外，用于高铁视频监控系统的产品数量都非常多，据北京世纪瑞尔相关负责人介绍：“以摄像机在高铁上的应用为例，大站可达几百个，小站通常也有几十个，如北京南站就安装了500多个。具体安装数量应根据实际环境而定。站台大小不同，具体安装数量也不一样。”与摄像机配套的存储、解编码等安防设备的应用量同样非常大。因而必须确保高铁使用性能稳定、质量高等成熟的安防技术/系统，否则将给后期维修带来诸多麻烦。[nextpage]

报警系统全方位联动
    为确保乘客安全和列车正常运行，相关报警设备/系统全方位助威高铁安防。高铁报警系统应用主要涉及火灾、防爆、非法侵入及各种自然灾害，危险品自动检测系统、金属探测，车辆各种设备的仪器仪表状态检测系统，沿线报警联动、紧急求助以及防止高铁设备被盗或遭破坏等领域。

    作为高安全的公共场合，高铁上的火灾、爆炸报警系统齐全，在车站内，可以与消防、人员紧急疏通、广播通知等实现联动报警。此外，还设置自然灾害报警，如京津城际全线设置了风、雾、雨、雪、地震等自然灾害报警系统。当这些灾害出现时，系统会根据它们等级的不同，采取报警、限速，甚至停运的措施。

    各种危险物品检测报警：如爆炸物品报警、烟感器报警等。尽管车站安检环节会排除危险品进入列车，但不排除仍有危险品引起列车报警器出现报警的可能。京津城际高铁自2008年8月1日正式开通以来，发生多起因烟民乘客在列车厕所内吸烟导致感烟系统报警，造成列车紧急制动停车事件。据介绍，京津城际高铁动车组其厕所内安装的烟雾报警系统和火车自动停车系统相连。乘客若在厕所内吸烟，则会导致烟雾报警器亮起，火车自动停止运行。

    金属探测报警：主要体现在进入车站的门禁检测环节。当门禁系统检测到严禁携带的金属物品，报警系统会及时发出警报，工作人员则可阻止其进入列车环节，减少列车运行安全风险。

    车辆各种设备的仪器仪表状态检测系统报警：为满足高铁的快速发展需求，有必要对闭塞空间里的各种仪器及其运行的环境进行深层次的、实时的监测，及时发现系统及相关运行环境中的告警状态，及时预测系统可能出现的问题，从传统的定时维修/故障维修提高到状态维修的管理水平。

    高铁沿线报警系统应用。沿线通信机房设备间的监控中，除了安装相关摄像机对通信机房外围和机房内进行监控，通常也与报警设备做好预置联动，一旦有非法人员闯入时，触发了报警设备，相关部门则可以在第一时间通过摄像机进行图像的拾取，进而及时阻止非法人员误入。另外，倘若行人误入轨道，轨道上铁路工作人员进入轨道施工，在规定的时间、地点没有离开通车现场，可以通过监控画面采取预警措施。

    停车站、车厢内还会安装紧急报警按钮，如遇到疾病等突发事件，乘客可按报警按钮通知医务室或值班室。实现预防报警。

    报警系统作为高铁安防应用领域的重要组成部分越来越受到相关部门重视，高铁上的报警设备也逐渐增加。如北京至上海和北京至杭州间开行卧铺动车组列车对烟火报警系统作了改进，增加了安装点。每个包厢、卫生间、配电盘均装有烟火报警探头，相关车厢还设置了监视屏，可以随时显示各烟火报警探头的报警状态，列车运行更加安全可靠。

门禁系统多方式把关
    门禁管理系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是其改变了如闭路监控、入侵报警等被动的安防模式，以主动地控制替代了被动的监视。高铁中的门禁管理系统多方式、多途径地实现其保护功能。

    在高铁安防系统中，门禁管理系统主要是进入车站的对过往乘客、车站设备管理区通道门、办公室和设备管理用房以及沿线通信机房设备间等进行统一监视和控制管理，并能在发生消防火灾时及时通过系统间联动功能实现区域开锁功能以方便疏散相关人员逃生，同时还可用于铁路工作人员的考勤自动化管理，提高运营单位的行政管理水平。[nextpage]

    之前针对春运期间车票的实名制问题一度火热。实名制其实就是可以把地铁运营中的那种身份认证模式应用在铁路上，是否可以将这种模式拿到城际高速铁路中去呢？

    车票的代用解决日渐突出，如身份认证、电子票化具体怎么在高铁中应用也引起业内人士关注。其具体作用如下。一是认证，普通高速列车的流量频率比地铁的频率小很多，因为地铁是五分钟左右一个班次，而高铁是很长时间，所以不需要担心在身份认证中无法解决人流量大的问题；二是控制，对于有犯罪记录或布控人员，在通过高铁身份认证过程中，能快速发现，并自动发送到现场警察等手段能有效解决犯罪分子流动作安全的风险；三是成本，身份认证——永久性使用一个（而纸票是反复印刷使用），从大的意义上解决环境污染问题，从企业运营角度能解决火车票的管理漏洞。倘若高铁车票能实行身份认证再配合CCTV治安管理系统的投入，一个智能化的高效的现代化管理的列车运营体系就建设起来了。

    除了上述几点，高铁同时还应用其它诸多安防系统/设备，如对讲系统、网络视频监控系统、车载DVR监控系统、生物识别系统等，所有这些安防系统都并非孤立运行，是集合在整个高铁运行平台中发挥整体作用。如车载DVR除了录像，通常还具备报警功能，当车上有事件发生时，通过安装在车辆中的报警装置，将报警信号上传到控制中心，控制中心集中调度；生物识别与视频监控、出入口通道控制管理系统的无缝对接，极大地提升传统视频监控和出入口通道管理的预警功能和智能化程度。北京冠林神州李浩在采访中表示：“有些设备或平台目前只是用于安防领域，但以后可能会集中到一个整体大平台。所以今后高铁安防的级别越来越高，产品逐渐升级，集成度也越来越大。”

特色技术和施工难点隐藏无限商机
    采访中发现，不少采访者把目光聚焦在高铁安防应用的特色技术上，如智能视频分析技术、防抖技术等方面。另外，高铁安防系统发展的诸多瓶颈问题也应引起诸多业内人士注意。具体内容如下。

智能视频分析技术日渐火热
    视频分析技术（简称IVS）是近来的一个新需求，其核心思想是利用计算机系统智能识别技术将值班人员从长期的“盯屏幕”监控状态解脱出来，为视频监控系统增加智能识别、预告警及智能检索功能。铁路上视频分析功能集中在入侵探测、（滞留）检测及高空落物探测（公跨铁区域）模式的分析告警功能。同时还可以和铁道巡防系统联动，发生异常情况，自动发生报警信息，让现场维护人员马上进行处理。据业内人士介绍，智能视频分析技术在铁路建设上已经有一定的成功实施案例，并且路数也不小。随着高铁的日益兴起以及智能视频分析技术的日渐成熟，该技术将被广泛应用于高铁领域。

    视频分析技术主要有两种架构方式，一种是集中后端服务器方式，另外一种采用前端DSP方式。内置一个智能分析单元于前端摄像机,或者传输的视频服务器，或者后端的硬盘录像机，只是不同架构，但都可以实现一样的功能。据了解，京津城际高铁的智能视频分析技术就是应用在编码器上。

    业内人士西刹子认为：“目前市场上主流视频分析技术均采用前端DSP方式，基于摄像机或编码器。原因在于DSP方式可以使得视频分析技术采用分布式的架构方式，在此架构下，视频分析单元一般位于视频采集设备附近，可以有选择地设置系统，让系统只有当报警发生的时候才传输视频到控制中心或存储中心，相对于服务器方式，大大节省的网络负担及存储空间。另外，此方式可以使得视频分析单元直接对原始或最接近原始的图象进行分析，而后端服务器方式，服务器得到的图像经过网络编码传输后已经丢失了部分信息，因此精确度难免下降。视频分析是复杂的过程，需要占用大量的系统计算资源，因此服务器方式可以同时进行分析的视频路数非常有限，而DSP方式没有此限制。” [nextpage]

防抖技术需继续改进
    为了得到良好图像及进行视频分析，需要对应用于高铁沿线中的摄像机或车载监控系统安装防抖设备。笔者从采访中了解到，导致高速铁路上监控画面抖动的原因很多，列车行驶过程中的震动、自然环境中的大风、PTZ控制等都可能导致监控画面抖动。

    目前，解决画面抖动的基本办法是增加一些防抖设备（机器设备），如图像稳定器，在图像传输过程中采用图像稳定器，以确保后端接收到的图像稳定。当然，在摄像机的架设安装辅材时也应特别注意，尽量做到不影响图像效果。北京冠林神州李浩认为：“实际上，摄像机本身具备防抖功能，但其图像抖动修正技术不如专业的防抖设备（图像稳定器）好。”

    此外还有车厢内监控画面抖动，但这里的画面抖动影响不大，因为列车运动过程中，摄像机也跟着在运动，出现同步抖动，可通过电脑芯片（软件）分析处理，从而使图像具备防抖功能，基本原理是将抖动前后（上下）两张图片进行对比，然后屏蔽掉抖动的图像。

防红爆技术正得以提升
    低照度条件下，监控系统容易“失明”，夜视系统有效弥补了这一漏洞。夜视仪按原理分为主动式和被动式两种。主动夜视系统是利用非可视光作光源，它有两种工作方式：一种是区域发光器，如红外灯；另一种是采用窄光束控制扫描视场，接收反射非可视光在监视器荧光屏上同步显示图像，这种夜视仪也可称为光夜视仪，如红外、紫外、X射线等。被动夜视系统是利用自然界的微光如月光、星光、天空辉光、及物体本身所发的热，通过像增强器放大增强达到可视的目的；这类夜视仪也称为微光夜视仪或热像仪。

    早期铁路上监控使用的夜视系统中经常采用主动红外摄像技术，即采用红外辐射“照明”，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辐射“照明”景物和环境，如红外低照度彩色摄像机（包括红外灯、激光、热像仪）就是应用该原理实现夜视。但红外低照度彩色摄像机周围经常出现红外光圈，存在红爆现像，容易被驾驶员误当作警示灯。为避免驾驶员受此干扰，更好隐藏摄像机，日夜两用低照度摄像机在铁路上、高铁上得以广泛应用。

施工难点需努力解决
    笔者在采访中了解到，高铁安防应用的瓶颈主要体现在三个方面。一是整体项目的带宽限制，导致图像信号传输延迟，即第一时间处理问题也滞后。二是随着3G通信兴起，可能出现无线网络摄像机，采用IP模块构建一个无线局域网，可以在网内进行监看。若能通过IP方式进行传输（目前还只是模拟图像传输，采用编解码器进行转换），可以适当改善延迟问题，进而对图像清晰度进行提升。目前，高铁项目上主要采用MPEG-4编码技术，采用帧内压缩与帧间压缩相结合的方法去掉视频信息的时间和空间上的冗余信息。某业内人士表示，由于H.264编解码技术逐渐成熟并得以广泛应用，不排除高铁项目上的局部地区可能会使用H.264编码技术，未来该技术也许会在高铁项目中普遍应用。三是未来的铁路监控系统，系统比较大，视频编解码设备可能来自不同厂商，因此不同厂商要求实现互编互解，这样才能给用户带来最大便利。另外，由于部分厂家的前端监控摄像机的菜单设置不能通过远程进行控制、调用，除非使用跟厂家相匹配的后端管理平台才能实现此功能。这些问题都大大制约了高铁安防系统应用的充分利用。

    倘若以上四个方面能得到较好应用或完善解决，不仅大大方便了工程商/集成商的具体施工，而且进一步拓宽了设备商的市场空间。反之，则可能会在高铁项目中处于劣势，甚至错失中标良机。

结语
    在高速铁路迅速发展的背景下，监控系统、门禁系统、报警系统、对讲系统等将在高速铁路系统中大量应用。但铁路系统仍旧是一个高度封闭的市场，对于绝大多数安防设备厂商和集成商/工程商来说，很难有充足的资源去支持企业掌握上述各个相关领域的最新技术或方案。因此，专业化的道路不失为当前的可行之途，同时要注意不应过多考虑技术是否先进，而更应关注是否适应现阶段高铁安防市场需求特征，有创造价值的潜力，并且有持续改进不断升级的空间，这样才有机会真正进入这个高速发展的行业。“机会总是给有准备的人”，应该做什么准备？你准备好了吗？